張程遠(yuǎn)，盛 雷

(福清海峽發(fā)電有限公司，福建 福州 350300)

海上風(fēng)機吊裝施工是一個復(fù)雜的工程，具有施工環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)窗口期短，施工技術(shù)難度大、施工精度要求高等特點，施工過程中施工效率受多方面因素影響[1-2]，面對搶裝潮，國內(nèi)海上風(fēng)電施工船只存量嚴(yán)重不足，項目建設(shè)對海上風(fēng)機吊裝施工效率提出了更高的要求，通過從“人”、“機”、“料”、“法”、“環(huán)”方面詳細(xì)分析海上風(fēng)機吊裝施工效率影響因素[3]，科學(xué)部署、精心施工、優(yōu)化施工組織和工序銜接，不斷精細(xì)吊裝工藝，提高吊裝效率，降低工程造價成本。

1 “人”、“機”、“料”、“法”、“環(huán)”影響因素

影響海上風(fēng)機吊裝施工因素眾多，歸納起來主要分為“人”、“機”、“料”、“法”、“環(huán)”等五個方面，見圖1。涉及“人”的影響因素主要包括：作業(yè)人員安全技術(shù)交底程度、班組海上風(fēng)機吊裝經(jīng)驗、起重和班組人員操作熟練程度、管理人員責(zé)任心等；涉及“機”的影響因素主要包括：安裝船機吊裝性能、攬風(fēng)系統(tǒng)、甲板作業(yè)面積、定位駁船穩(wěn)定性能等；涉及“料”的影響因素主要包括：風(fēng)機設(shè)備先進(jìn)性、集成度，吊索具施工便利性等；涉及“法”的影響因素主要包括：吊裝及運輸方案、緊固件連接工藝、摘鉤工藝、船舶站位、工序銜接等；涉及“環(huán)”的影響因素主要包括：風(fēng)速、涌浪、暴雨、霧等自然條件、地質(zhì)條件、碼頭、交叉施工作業(yè)、來往船舶、警戒等。

圖1 影響海上風(fēng)機吊裝效率因素

2 提效措施及建議

通過深入分析“人”、“機”、“料”、“法”、“環(huán)”等影響因素，結(jié)合海上施工現(xiàn)場實際經(jīng)驗，提出改善海上風(fēng)機吊裝工效的措施建議，具體如下：

1)傳統(tǒng)三葉式風(fēng)輪吊裝方式對現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)速要求高(<6～8 m/s)，單葉式吊裝方式可使吊裝作業(yè)風(fēng)速大幅提高(<13～15 m/s)，增加吊裝施工窗口期，減小現(xiàn)場吊裝風(fēng)險，大兆瓦海上機組吊裝建議優(yōu)先選用單葉式吊裝工藝。

2)按照較少海上安裝時間的原則，能在陸上做的工作盡量在陸上完成，如底段塔筒電氣設(shè)備在廠內(nèi)完成預(yù)組裝后垂直運輸至現(xiàn)場，機艙、發(fā)電機和輪轂廠內(nèi)完成預(yù)組裝及電氣調(diào)試工作等，優(yōu)化海上現(xiàn)場吊裝環(huán)節(jié)。

3)葉片螺栓由傳統(tǒng)平頭螺栓優(yōu)化為錐形螺栓，錐形螺栓與變槳軸承法蘭對接時能快速入孔，同時起到導(dǎo)向功能，提高葉片與輪轂在高空的組對效率和安全性。

4)風(fēng)機安裝船移船至下個機位前，提前過駁下一套機艙組合體，移船期間可同步在甲板上進(jìn)行機艙頂部避雷裝置、風(fēng)速風(fēng)向儀器、機艙內(nèi)電纜敷設(shè)、盤車、油管接線、調(diào)試等安裝工作。

5)主機、塔筒等設(shè)備運輸由施工單位承運，充分發(fā)揮施工單位現(xiàn)場船舶資源優(yōu)勢，有效解決設(shè)備廠商鎖定運輸船舶能力差的問題，船機資源得到有效配置和使用。如設(shè)備涉及長距離海上運輸，應(yīng)在風(fēng)場周邊尋找堆場碼頭進(jìn)行設(shè)備存放，確保設(shè)備連續(xù)供應(yīng)。

6)通過優(yōu)化塔筒、機艙、葉片摘鉤條件，提前完成摘鉤，在繼續(xù)進(jìn)行螺栓緊固的過程中，同步進(jìn)行下一環(huán)節(jié)吊具及設(shè)備安裝工作。

7)吊裝過程螺栓力矩施工耗費工時較長，必須確保有經(jīng)驗的班組進(jìn)行力矩施工且人員必須充足，滿足作業(yè)面要求；同時在后期塔筒、主機、葉片設(shè)計工藝進(jìn)行優(yōu)化，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，適當(dāng)減少螺栓數(shù)量，提高工效。

8)指揮負(fù)責(zé)人應(yīng)合理組織好作業(yè)工序的銜接安排，盡量增加同步作業(yè)的內(nèi)容項目，縮短實際吊裝直線工期。同時，作業(yè)班組的休息時間應(yīng)考慮到工序的時間差里面。

9)現(xiàn)場指揮負(fù)責(zé)人水平，安裝船機的性能、風(fēng)機設(shè)備及吊具的先進(jìn)性、集成度直接影響到現(xiàn)場吊裝施工的便利性。

10)冬季季風(fēng)期間，可利用塔筒、機艙與風(fēng)輪吊裝對現(xiàn)場風(fēng)速要求的不同，調(diào)整安裝思路，塔筒、機艙吊裝完，如不具備葉片吊裝條件，直接移船至下個機位，吊裝塔筒和機艙，實行流水作業(yè)，后續(xù)具備連續(xù)吊裝葉片的施工窗口期，再返回機位吊裝葉片，可最大化利用季風(fēng)期施工窗口，大大提高吊裝效率及安全性。

11)根據(jù)施工和吊裝工藝、風(fēng)機參數(shù)及技術(shù)特點、船型結(jié)構(gòu)、空間布局、起吊能力特點，選擇最佳的船機站位布局；采用三葉式風(fēng)輪吊裝方式，安裝船采用側(cè)靠(相對于機位方位)方式，可避免葉輪在空中大角度旋轉(zhuǎn)，減小人工攬風(fēng)控制難度，降低吊裝風(fēng)險，提高風(fēng)輪吊裝的施工窗口，有效提高葉輪吊裝工效和安全性。

12)葉輪拼裝采用先拼裝靠風(fēng)輪支架側(cè)的2支葉片，待機艙吊裝完成后，再組拼第三支葉片，相比于傳統(tǒng)風(fēng)輪拼裝工藝(三支葉片依次在甲板完成與輪轂的組拼)，該工藝可在不額外占用甲板使用面積的情況下，將前2支葉片螺栓力矩施工時間轉(zhuǎn)為非關(guān)鍵線路時間。

3 工程實例

3.1 項目概況

福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目位于福清三山鎮(zhèn)前薛村東南側(cè)、小麥嶼南側(cè)、牛嶼東側(cè)，總裝機容量280 MW，共規(guī)劃安裝45臺大容量機組，機型涵蓋5 MW、6.XMW、8 MW和10 MW，場址中心距岸線約4.7 km，機位平均水深5～15 m，規(guī)劃面積約18.5 km2。

3.2 6.XMW海上風(fēng)電機組主要信息

6.XMW機組葉片75 m長，風(fēng)輪直徑154 m，輪轂中心高距海平面100 m，機組采用直驅(qū)技術(shù)路線，由葉片、機艙發(fā)電機輪轂組合體裝配、塔筒裝配等三大部件組成，底塔在塔筒廠內(nèi)預(yù)組裝后垂直運輸至施工機位現(xiàn)場，6.XMW風(fēng)電機組主要部件參數(shù)見表1。該機組具有設(shè)備先進(jìn)性、集成度高等特點。

表1 6.XMW風(fēng)電機組主要部件參數(shù)

3.3 施工船機設(shè)備

選擇自升式風(fēng)電安裝船“三航風(fēng)和”號進(jìn)行6.XMW海上風(fēng)機安裝，“三航風(fēng)和”號型長90 m，型寬40.8 m，配備1 200 t和360 t 2臺液壓繞樁全回轉(zhuǎn)型式起重機，主吊最大吊高在甲板面以上130 m。其綜合性能較國內(nèi)同類型風(fēng)電安裝船更優(yōu)化、更高效化，是目前國內(nèi)最先進(jìn)、技術(shù)性能最高的風(fēng)電安裝船之一。

3.4 安裝工藝及工序劃分

6.XMW海上風(fēng)機采用大部件分體安裝、風(fēng)機葉片采用水平式單葉片安裝工藝[4-6]。涉及施工準(zhǔn)備、小吊機及柴發(fā)安裝、塔筒吊裝、機艙輪轂發(fā)電機組合體吊裝、盤車準(zhǔn)備、葉片安裝、盤車拆除等14個工序58項作業(yè)內(nèi)容。

3.5 風(fēng)機吊裝工時統(tǒng)計分析

以福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目6.XMW風(fēng)機海上吊裝為工程實例，介紹海上吊裝各工序及作業(yè)內(nèi)容，將工效增效措施應(yīng)用于6.XMW海上風(fēng)機安裝施工，以施工過程中各工序為對象采用測時法進(jìn)行現(xiàn)場觀測，統(tǒng)計各工序工時消耗及人員配置情況，并分析和研究各個工序工時消耗的構(gòu)成，統(tǒng)計匯總6.XMW風(fēng)機安裝總實耗工時，結(jié)果如下：

1)通過現(xiàn)場吊裝工時統(tǒng)計(見表2)，6.XMW風(fēng)機吊裝有效安裝時長為65.74 h，其中吊裝準(zhǔn)備及吊裝施工累計時長約25 h，盤車準(zhǔn)備、使用及拆裝工作累計時長為10 h，塔筒、組合體、葉片螺栓力矩施工累計時長約30 h，通過工序銜接優(yōu)化，涉及同步作業(yè)工序施工累計時長約16 h，扣除同步作業(yè)時長，實際吊裝時長約49 h。相比同類型機組吊裝(6 MW機組安裝平均耗時4～5 d/臺)，安裝工時縮短1～2 d，大大提高安裝效率。

表2 6.XMW風(fēng)機安裝測時法工時統(tǒng)計

2)緊固件力矩施工耗費工時較長，占吊裝總時長接近一半時間，要求施工期間力矩施工班組人員必須操作熟練且配備充足。

3)合理組織好作業(yè)工序的銜接安排，增加同步作業(yè)的內(nèi)容項目。例如：小吊機和柴油發(fā)電機安裝可在基礎(chǔ)錨栓清理時同步作業(yè)；中段和頂段塔筒吊具安裝、起吊和對接可在塔筒之間連接螺栓力矩施工期間同步作業(yè)；盤車拆裝及機艙組合體過駁可穿插于工序之間同步進(jìn)行；葉片過駁及夾持可在螺栓力矩施工期間同步作業(yè)。

4 結(jié) 語

本文從“人”、“機”、“料”、“法”、“環(huán)”方面詳細(xì)分析海上風(fēng)機吊裝施工效率影響因素，并結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗，給出提高海上風(fēng)機吊裝增效措施建議。以福清興化灣海上風(fēng)電場二期項目為例，針對介紹了6.XMW海上機組吊裝工藝進(jìn)行工序和作業(yè)內(nèi)容劃分，采用上述工效措施，并對現(xiàn)場吊裝各工序的吊裝工效進(jìn)行統(tǒng)計分析。相比同類型機組吊裝(6 MW機組安裝平均耗時4～5 d/臺)，安裝工時縮短1～2 d，大大提高安裝效率，針對如何提高海上風(fēng)機吊裝工效給出具體的措施建議，為后續(xù)大容量海上機組吊裝施工管理提質(zhì)增效提供了重要的參考借鑒意義。